CN103991992A

CN103991992A - 一种提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法

Info

Publication number: CN103991992A
Application number: CN201410141543.5A
Authority: CN
Inventors: 颜智勇; 舒鹏; 邵继海; 王杰; 谭秀益; 万大娟; 陈峻峰; 文树龙
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: CN103991992B

Abstract

本发明公开了一种提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，该方法包括下述步骤：（1）将槟榔煮籽废水原水首先过滤，以去除废水中的粗大物质；（2）废水自流入调节池，以调节水质水量；（3）废水自流入铝炭微电解反应器，开启鼓风曝气装置进行充分反应；（4）将步骤（3）反应后的出水自流入混凝池，搅拌；（5）将步骤（4）反应后的混合液自流入沉淀池进行固液分离，上清液排入后续的生化处理系统；（6）铝炭微电解反应器和沉淀池中的污泥通过静压方式排放至污泥浓缩池，污泥脱水浓缩后外运处理，污泥压滤后的滤液流入至调节池。本发明有效地解决了现有槟榔煮籽废水难生化处理的问题，不仅取得了良好的脱色去碳效果，同时出水的可生化性也得到了大大提高，为后续生物处理提供了良好的保障，便于推广应用。

Description

一种提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法

技术领域

本发明涉及一种提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，属于环保废水处理技术领域。

背景技术

目前，槟榔加工企业主要采用烟果槟榔深加工工艺，其生产废水主要来源于煮籽工段。其中，槟榔煮籽工段排放的废水污染物组分复杂，含有大量的粗纤维、植物酚类(如单宁等)、生物碱和槟榔红色素等有毒难降解物质，是一种高浓度、高色度、难生化处理的有机酸性废水。该类废水若得不到有效的处理而直接排放，势必会对周边环境造成严重的环境污染问题。目前，仅有分别针对烟果槟榔和青果槟榔加工企业排放的综合废水开发的废水处理工艺，具体工艺简介如下：

① UASB-一级生物接触氧化-高级氧化-混凝沉淀-二级生物接触氧化工艺（颜智勇等.一种槟榔加工废水的处理方法）：该处理方法采用物化和生化相组合的工艺处理烟果槟榔加工企业排放的综合废水。当进水 COD为6500~8500mg/L、BOD₅为1500~2100 mg/L、色度为500~680倍和SS为500~800 mg/L时，在最佳的反应操作条件下，出水水质可达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准，处理效果较好。然而物化工段选用Fenton高级氧化单元技术与混凝沉淀单元技术相联合，虽能将废水中的有毒难降解物质进行氧化去除，但是需要投加价格昂贵的双氧水等药剂，导致运行成本高昂；另外，工艺流程过长，使得工程造价和运行成本偏高，其中运行成本高达12元/吨，且操作繁琐，不利于推广应用。

② 铁炭微电解-Fenton-A/O工艺（蔡彩虹.槟榔废水处理方法的实验研究）：该处理方法采用铁炭微电解-Fenton-A/O工艺处理青果槟榔加工企业排放的综合废水。实验结果表明，当进水pH值为8.4，COD为6498mg/L，色度为1026倍，SS为250 mg/L时，在铁炭微电解的最佳工艺条件（固液比为1g/mL,铁炭比为1，反应初始pH值为3，反应时间为2.5h）和Fenton反应的最佳工艺条件（30%双氧水投加量为3%（体积比），Fenton反应初始pH为3，反应时间为40min）下，反应后出水的COD可降至841mg/L,废水可生化性B/C值由0.094提高到0.37。而后利用A/O工艺对废水进行深度处理，其中A段停留时间为120min，O段停留时间为360min，最终可使前两步出水的COD从791 mg/L降至247mg/L。该处理方法在“铁炭微电解-Fenton”处理工段需要反复调节废水的pH值，操作繁琐，消耗酸碱量大，且同样需要投加价格昂贵的双氧水，运行成本高，不利于推广应用。

③ 混凝-Fenton氧化工艺（蔡彩虹.槟榔废水处理方法的实验研究）：该处理方法采用混凝-Fenton氧化工艺处理青果槟榔加工企业排放的综合废水。实验结果表明，当进水pH=7.9，COD为6080mg/L,色度为1488倍时，在混凝阶段最佳工艺条件（混凝剂PAC的最佳投加量为4g/L，助凝剂PAM的最佳投加量为6mg/L）和Fenton法最佳工艺条件（反应初始pH值为3，30%双氧水投加量为2mL/L，n（Fe²⁺）/n（H₂O₂）=1:10，反应时间为30min）下，该处理方法对槟榔加工废水的COD总去除率为78.09%，色度总去除率为92.67%。然而该方法同样需要反复调节废水的pH值，操作繁琐，消耗酸碱量大，且同样需要投加价格昂贵的双氧水，运行成本高，不利于推广应用。

目前国内外对处理槟榔煮籽废水的研究报道较少。然而由于以上所述工艺均操作繁琐，成本高昂，影响了其在槟榔加工废水处理领域的推广应用。因此，开发低耗高效、经济实用的槟榔加工废水的处理技术和工艺具有现实意义。槟榔煮籽废水是一种难生物降解的废水，单独或组合的厌氧、好氧工艺对处理槟榔加工废水都是不适合的，出水都达不到排放要求。所以必须采用合适的技术方法预先提高槟榔煮籽废水的可生化性，以便为后续生物处理创造良好的条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，本发明有效地解决了现有槟榔煮籽废水难生化处理的问题，槟榔煮籽废水在经过本发明方法预处理后，不仅取得了良好的脱色去碳效果，同时出水的可生化性也得到了大大提高，为后续生物处理提供了良好的保障，微电解技术具有反应器结构简单，工程造价低，操作简便，运行费用低等显著优点而有利于推广应用。

本发明提供的技术方案如下：

一种提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，该方法包括下述步骤：

（1）将槟榔煮籽废水原水首先经过格栅筛网过滤，以去除废水中的粗大物质（槟榔果实和果蒂等）；

（2）将步骤（1）中的废水自流入调节池，使调节池内的水质均匀；

（3）将步骤（2）中的废水自流入铝炭微电解反应器，预先将定量的铝刨花与颗粒活性炭按一定比例均匀混合于反应器中，开启鼓风曝气装置进行充分反应，以便通过还原、络合、絮凝、吸附、共沉淀和微电场附集等作用去除槟榔煮籽废水中的有毒难降解等物质，继而提高其生物降解性能，从而达到提高废水可生化性的效果；

（4）将步骤（3）反应后的出水自流入混凝池，将所述混凝池中的废水调节pH值至8~10，然后开启搅拌机开始搅拌，废水在混凝池中的停留时间为3~5min；

（5）将步骤（4）反应后的混合液自流入沉淀池进行固液分离，停留时间为1~3小时，上清液排入后续的生化处理系统；

（6）铝炭微电解反应器和沉淀池中的污泥通过静压方式排放至污泥浓缩池，污泥脱水浓缩后外运处理，污泥压滤后的滤液流入至调节池。

进一步地，第（3）步中，所述铝炭微电解反应器内预先装填的铝刨花为废铝加工制备而成，其规格大小为长度：1~4cm、宽度：1~3mm和厚度：≤1mm，铝刨花的投加量控制在70kg/m³废水左右，铝刨花使用前应活化，其效果将更佳，当然必要时事先清洗，清洗方法为：用5%NaOH溶液洗涤去油，并用自来水冲洗干净晾干备用；清洗后的铝刨花活化方法：用1%NaOH溶液活化铝刨花1~3min，然后用自来水冲洗干净，最后再用10%的H₂SO₄溶液活化20min，以除去其表面的氧化物。铝炭微电解内预先装填的铝刨花与颗粒活性炭的质量比控制在1：1至1：2，优选为1:1.5左右；铝炭微电解反应过程中的曝气量与废水量的比值控制在4-10：1，优选为6~8:1左右；铝炭微电解反应器的停留时间控制在3~5小时；由于槟榔煮籽废水中含有大量有机酸，通常pH值较低，曝气铝炭微电解可直接对其进行处理，不需要进行初始pH值调节。

进一步地，第（4）步中，所述混凝池中通过投加石灰水调节pH值至8-10，优选为8~9左右，然后开启搅拌机开始搅拌，废水在混凝池中的停留时间为10~15min；所述混凝池分为两格，第一格为快混池，第二格为慢混池，快混池中使石灰水与废水快速混合反应，在快速的搅拌作用下，破坏粒子稳定性从而增加粒子与粒子间彼此碰撞的几率，搅拌机的转速控制在100 rpm；慢混池中投加的PAM高分子絮凝剂通过吸附架桥和网捕卷扫作用将细小分散的胶体粒子絮凝成较大颗粒，以便利于后续固液分离，搅拌机的转速控制在50 rpm。

进一步地，第（5）步中，所述沉淀池的表面负荷为1~1.2m³/(m²·h)，停留时间为1~3小时。

本发明还提供上述一种提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理系统，按照废水流经顺序，所述系统依次包括调节池，铝炭微电解反应器，混凝池，沉淀池，污泥浓缩池。

本发明具有以下有益效果：

槟榔煮籽废水是一种高浓度、高色度和难生化处理的有机酸性废水，且其废水中常常含有大量的有毒难降解物质。本发明针对槟榔煮籽废水复杂的水质特征，首次提出了一种提高槟榔煮籽废水可生化性的方法，本发明处理方法是在传统铁炭微电解体系中将铁屑改为铝刨花，即构建新型铝炭微电解技术预处理槟榔煮籽废水，从而有效地解决了现有槟榔煮籽废水难生化处理的问题。在处理槟榔煮籽废水时，新型铝炭微电解技术相比于传统铁炭微电解技术，不仅克服了传统铁炭微电解处理后出水色度加深的问题，而且在废水脱色去碳和提高废水可生化性方面均具有显著优势。原因有两方面：铁炭微电解反应过程中产生的Fe²⁺、Fe³⁺能与槟榔煮籽废水中的某些组分（如植物酚类等）发生反应生成颜色更深的物质；铝是比铁还原性更强的活泼金属，增大了电极的反应电动势，即能提供更大的破坏难降解物质化学键的能量，从而比铁炭微电解具有更好的处理效果。因此，槟榔煮籽废水在经过本发明方法预处理后，不仅取得了良好的脱色去碳效果，同时出水的可生化性也得到了大大提高，为后续生物处理提供了良好的保障。另外，微电解技术具有反应器结构简单，工程造价低，操作简便，运行费用低等显著优点而有利于推广应用。

说明书附图

图1为本发明方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。

本发明已于湖南省某槟榔加工企业槟榔煮籽工段排放的废水预处理上进行了试验，根据本发明预处理工艺路线，分别建造了调节池、铝碳微电解反应器、混凝池和沉淀池。

槟榔煮籽废水呈棕褐色，伴有强烈的槟榔芳香味，其代表性水质指标如下：pH值为3.3~3.6，色度为900~1000倍，SS为600~700 mg·L^-1，COD为14600~16000 mg·L^-1，BOD₅为3950~4900 mg·L^-1，BOD₅/ COD为0.27~0.31，日处理废水量25m³。

构筑物及配套设施具体的参数如下：

1）筛网筛网间隙3mm，人工筛网。主要是去除槟榔蒂和槟榔核等。

2）调节池 3.0m×3.0m×3.0m，钢混结构，液位计、2台耐酸无堵塞污水提升泵（ZW50-20-30，上海沪智乾泵阀制造有限公司），池体内表面采用玻璃钢防腐。

3) 铝炭微电解反应器 Φ2.0m×4.0m，材质为PVC，反应器数量2个，并联使用。每个铝炭微电解反应器内铝刨花投加量为600kg，颗粒活性炭为900kg，铝刨花和颗粒活性炭均匀混合后加入到铝炭微电解反应器内。配套系统：鼓风曝气系统（鼓风机LSR65WJ，2台，一用一备，与后续好氧处理系统共用）；微孔曝气头（Ф215,10套，均匀布置于反应器底部）。

4）混凝池混凝池的目的是去除废水中的悬浮物和脱色。混凝池尺寸为2.8m×1.5m×1.5m，平分为两格，第一格为快混池，池体内表面采用玻璃钢防腐，第二格为慢混池。快混池中投加石灰乳，使废水pH值调至9左右，在快速的搅拌作用下，来破坏粒子稳定性而增加粒子与粒子间彼此碰撞之机率，搅拌机的转速控制在100rpm；慢混池中投加PAM，目的是使添加的高分子絮凝剂通过吸附架桥作用将细小分散的胶体粒子凝聚成较大颗粒，以利于后续沉淀分离，搅拌机的转速控制在50rpm。快混池配套石灰乳投加系统（I-1B1寸型螺杆泵，2台，上海帕特泵业有限公司），慢混池配套PAM投加系统（米顿罗P086-368TI 2台，深圳市安仁环保设备有限公司）

5）沉淀池沉淀池体尺寸为4.0m×4.0m×4.0m，钢混结构，采用竖流式沉淀池形式，表面负荷为1.2m³/（m².h），排泥采用静压排泥方式。

本发明槟榔煮籽废水的预处理方法，具体步骤如下：

1）将槟榔煮籽废水经间隙为3mm的人工筛网过滤后排放至调节池，在调节池内安装穿孔曝气管，使调节池内的水质均匀，废水在调节池的停留时间为15小时。

2）用提升泵提升废水至2个铝炭微电解反应器中，曝气量采用气体流量计控制，曝气量与废水量比值在5~7:1，反应时间为4h，铝炭微电解反应器操作采用间歇式运行模式。

3）将步骤2）处理之后的废水通过铝炭微电解反应器底阀排入至快速混池中，向快速混凝池中投加石灰乳调节pH值至9左右，快速搅拌，废水在快混池中的停留时间为5分钟；废水经快混池后自流入慢混池，向慢混池中投加1‰的聚丙烯酰胺溶液(PAM)，慢速搅拌，目的是使添加的高分子絮凝剂通过吸附架桥作用将细小分散的胶体粒子凝聚成较大颗粒。

4）将步骤3）处理后的废水自流至沉淀池进行固液分离。沉淀池的表面负荷为1.0m³/（m².h），停留时间为3小时。沉淀池中的污泥通过静压方式排放到污泥浓缩池，浓缩污泥在脱水后外运处理，污泥浓缩液及压滤后滤液自流至调节池。

5）将步骤4）处理后的废水自流至后续生化处理系统进行净化处理。

本实施例已经过了8个月的运行，经监测，结果如下：

项目	进水	出水	平均去除率(%)
				pH 值	3.3~3.6	3.9~4.5	—
色度(倍)	900~1000	125~150	82~88%
				SS/(mg·L^-1)	600~700	12~24	95~97%
COD/(mg·L^-1)	14600~16000	6600~6900	50~55%
				BOD₅/ COD	0.27~0.31	0.61~0.68	—

由监测的结果可知，该预处理工艺能大大地提高槟榔煮籽废水的可生化性，为后续生化处理创造良好条件。该工艺设备简单、工程造价低、运行成本低、可操作性强、实施简单，适合槟榔煮籽废水的预处理。

Claims

1.一种提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：

（1）将槟榔煮籽废水原水首先经过格栅筛网过滤，以去除废水中的粗大物质；

（3）将步骤（2）中的废水自流入铝炭微电解反应器，预先将定量的铝刨花与颗粒活性炭均匀混合于反应器中，开启鼓风曝气装置进行充分反应；

（4）将步骤（3）反应后的出水自流入混凝池，将所述混凝池中的废水pH值调节至8~10，然后开启搅拌机开始搅拌，废水在混凝池中的停留时间为3~5min；

2.根据权利要求1所述的提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，其特征在于：铝炭微电解内预先装填的铝刨花与颗粒活性炭的质量比控制在1：1至1：2，优选为1:1.5左右，其中铝刨花使用前应活化，即用NaOH溶液活化铝刨花1~3min，然后用水冲洗干净，再用H₂SO₄溶液活化以除去其表面的氧化物。

3.根据权利要求1所述的提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，其特征在于：铝炭微电解内预先装填的铝刨花与颗粒活性炭的质量比1：1至1：2，优选为1:1.5。

4.根据权利要求1所述的提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，其特征在于：铝炭微电解反应过程中的曝气量与废水量的比值控制在4~10：1，优选为6~8:1，铝炭微电解反应器的停留时间为3~5小时。

5.根据权利要求1所述的提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，其特征在于：第（4）步中，所述混凝池中通过投加石灰水调节pH值至8-10，优选为8~9，然后开启搅拌机开始搅拌，废水在混凝池中的停留时间为10~15min。

6.根据权利要求5所述的提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，其特征在于：所述混凝池分为两格，第一格为快混池，第二格为慢混池，快混池中在快速的搅拌作用下使石灰水与废水快速混合反应，搅拌机的转速控制在100 rpm；慢混池中投加的PAM高分子絮凝剂通过吸附架桥和网捕卷扫作用将细小分散的胶体粒子絮凝成较大颗粒，以便利于后续固液分离，慢混池中搅拌机的转速控制在50 rpm。

7.根据权利要求5所述的提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法，其特征在于：第（5）步中，所述沉淀池的表面负荷为1~1.2m³/(m²·h)，停留时间为1~3小时。

8.根据权利要求1-7任一项所述的提高槟榔煮籽废水可生化性的预处理方法的预处理系统，按照废水流经顺序，所述系统依次包括调节池，铝炭微电解反应器，混凝池，沉淀池，污泥浓缩池。